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JP2004117368A - Acoustic sensor - Google Patents

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JP2004117368A
JP2004117368A JP2003354292A JP2003354292A JP2004117368A JP 2004117368 A JP2004117368 A JP 2004117368A JP 2003354292 A JP2003354292 A JP 2003354292A JP 2003354292 A JP2003354292 A JP 2003354292A JP 2004117368 A JP2004117368 A JP 2004117368A
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resonance
resonator
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安藤 繁
Naoya Miyano
宮野 尚哉
Toshiyuki Matsumoto
松本 俊行
Muneo Harada
原田 宗生
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an acoustic sensor which conducts spectral analysis of an acoustic signal on a piece of hardware rapidly and precisely. <P>SOLUTION: An acoustic wave received by a wave receiving part 24 propagates through a rod-like resonance part 21 of a cantilever having a rod-like resonator 25 with a length resonating at each different specific frequency, and the resonator 25 of the resonance part 21 resonates. The resonance changes the capacitance of the capacitor comprising the tip of each resonator 25 and an electrode 3. The change in capacitance is converted into an electric signal by a detecting circuit 4, and the electric signal is integrated within an arbitrary set period to detect a time-varying change in a level of an acoustic wave on each frequency. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

 本発明は、音声認識処理,音響信号処理等において音信号の特徴を抽出するための音響センサに関し、特に、各周波数帯域における音信号の強度を検出するための音響センサに関する。 The present invention relates to an acoustic sensor for extracting characteristics of a sound signal in voice recognition processing, acoustic signal processing, and the like, and particularly to an acoustic sensor for detecting the intensity of a sound signal in each frequency band.

 音声認識を実行するシステムにおいて、従来は、音声信号を受信したマイクロフォンの振動を、アンプにて電気信号に変換・増幅した後、A/D変換器でアナログ信号をディジタル化して音声ディジタル信号を得、この音声ディジタル信号にコンピュータ上でソフトウェアにより高速フーリエ変換を施し、音声の特徴を抽出する。このような音声認識のシステムが開示されている(例えば、非特許文献1参照。)。 Conventionally, in a system for performing voice recognition, a microphone vibration receiving a voice signal is converted and amplified into an electrical signal by an amplifier, and then an analog signal is digitized by an A / D converter to obtain a voice digital signal. The voice digital signal is subjected to a fast Fourier transform by software on a computer to extract voice features. Such a speech recognition system is disclosed (for example, see Non-Patent Document 1).

 音声信号の特徴を効率良く抽出するためには、音声信号が定常であると見做せる時間内の音響スペクトルを計算する必要がある。音声信号の場合には、通常10〜20msecの時間内で定常と見做せると考えられている。従って、10〜20msecを周期としてその時間内に含まれる音声ディジタル信号に対して、コンピュータ上のソフトウェアにより、高速フーリエ変換等の信号処理を実行する。 In order to efficiently extract the features of the audio signal, it is necessary to calculate the acoustic spectrum within a time period in which the audio signal can be considered to be stationary. In the case of an audio signal, it is generally considered that the audio signal can be regarded as stationary within a time of 10 to 20 msec. Therefore, a signal processing such as a fast Fourier transform is executed by software on a computer for the audio digital signal included in the time period of 10 to 20 msec.

 以上のように、従来の音声認識方式では、瞬時の全帯域を含んだ音声信号をマイクロフォンによって電気信号に変換し、その電気信号のスペクトルを分析するために、A/D変換を施して各周波数をディジタル化し、その音声ディジタル信号データを特定の音声波形のデータと比較して、音声の特徴を抽出している。 As described above, in the conventional voice recognition system, a voice signal including the entire instantaneous band is converted into an electric signal by the microphone, and A / D conversion is performed to analyze the spectrum of the electric signal to perform each frequency conversion. Is digitized, and the voice digital signal data is compared with data of a specific voice waveform to extract voice characteristics.

 ところで、聴覚機構及び音の心理物理的性質について詳細な説明がなされている(例えば、非特許文献2参照。)。この文献には、人間が聴く音の高さ(ピッチ)の尺度が、物理量としての周波数と線形に対応するものではなく、メルスケールという尺度に線形に対応することが示されている。このメルスケールとは、音階に表されるような音の高さを表す心理的属性(心理尺度)を示すものであり、人間に等間隔に聞こえるピッチと呼ばれる周波数の間隔を直接数量化したスケールであって、1000Hz,40フォンの音のピッチを1000melと定義する。そして、500melの音響信号は0.5倍ピッチの音に聞こえ、2000melの音響信号は2倍ピッチの音に聞こえる。このメルスケールは物理量としての周波数f〔Hz〕を用いて次の(1)式のように近似できる。また、この近似式における音の高さ〔mel〕と周波数〔Hz〕との関係を図7に示す。
  mel=(1000/log2)log(f/1000+1) …(1)
By the way, the auditory mechanism and the psychophysical properties of sound have been described in detail (for example, see Non-Patent Document 2). This document indicates that the scale of the pitch (pitch) of a sound heard by a human does not linearly correspond to the frequency as a physical quantity, but linearly corresponds to a scale called a mel scale. This mel scale indicates a psychological attribute (psychological scale) that represents the pitch of a sound as expressed in a scale, and is a scale that directly quantifies the frequency intervals called pitches that can be heard at equal intervals by humans. And the pitch of the sound at 1000 Hz and 40 phones is defined as 1000 mel. The 500-mel sound signal sounds as a 0.5-pitch sound, and the 2000-mel sound signal sounds as a 2-pitch sound. This mel scale can be approximated by the following equation (1) using a frequency f [Hz] as a physical quantity. FIG. 7 shows the relationship between the pitch [mel] and the frequency [Hz] in this approximate expression.
mel = (1000 / log2) log (f / 1000 + 1) (1)

 そして、音声の特徴を効率良く抽出するために、音響スペクトルの周波数帯をこのようなメルスケールに変換することが良く行われている。この音響スペクトルのメルスケールへの変換は、スペクトルの分析と同様に、通常コンピュータ上でソフトウェアにより実行される。 In order to efficiently extract features of speech, it is common to convert a frequency band of an acoustic spectrum into such a mel scale. The conversion of the acoustic spectrum to the mel scale is usually performed by software on a computer, as in the analysis of the spectrum.

 また、音声の特徴を効率良く抽出する手法として、音響スペクトルの周波数帯をバークスケールに変換することも良く行われている。このバークスケールは、人間の心理的な音の大きさ(ラウドネス)に対応する尺度であり、ある程度以上の大きな音において、人間が聴き分けられる周波数帯域幅(これを臨界帯域幅という)を示したものであり、この臨界帯域幅内の音は周波数が異なっていても同じように聞こえる。例えば、その臨界帯域幅内に大きなノイズが発生すると、信号音がそのノイズと周波数が異なっているにも拘らず、ノイズと信号音とを人間の聴覚では判別できないような周波数帯域を示すスケールがバークスケールである。 と し て In addition, as a technique for efficiently extracting features of speech, conversion of a frequency band of an acoustic spectrum to a bark scale is often performed. This bark scale is a measure corresponding to the loudness of a person's psychological sound (loudness), and indicates the frequency bandwidth over which humans can hear the sound (loudness is called the critical bandwidth). Sound within this critical bandwidth sounds the same at different frequencies. For example, when a large noise occurs in the critical bandwidth, the scale indicating a frequency band in which the noise and the signal sound cannot be distinguished by human hearing even though the signal sound has a different frequency from the noise. It is a bark scale.

 音声信号処理の分野ではコンピュータ上で取り扱いが容易な臨界帯域幅が要求され、音響スペクトルの周波数軸は1つの臨界帯域を1バーク〔Bark〕と定義するバークスケールで示される。図8に、臨界帯域幅とバークスケールとの数値関係を示す。また、これらの臨界帯域幅及びバークスケールは、物理量としての周波数f〔kHz〕を用いて次の(2)及び(3)式のように近似できる。
 臨界帯域幅:CB〔Hz〕=25+75(1+1.4f2 0.69 …(2)
 バークスケール:B〔Bark〕
       =13tan-1(0.76f)+3.5tan-1(f/7.5)                               …(3)
In the field of audio signal processing, a critical bandwidth that is easy to handle on a computer is required, and the frequency axis of the acoustic spectrum is indicated by a bark scale that defines one critical band as 1 bark. FIG. 8 shows a numerical relationship between the critical bandwidth and the Bark scale. Also, these critical bandwidths and bark scales can be approximated by the following equations (2) and (3) using the frequency f [kHz] as a physical quantity.
Critical bandwidth: CB [Hz] = 25 + 75 (1 + 1.4 f 2 ) 0.69 (2)
Bark scale: B [Bark]
= 13 tan -1 (0.76f) +3.5 tan -1 (f / 7.5) ... (3)

 ところで、音声認識の分野で聴覚末梢系の工学的機能モデルを用いることが知られており、前記非特許文献2に詳細な説明がなされている。工学的機能モデルでは、帯域フィルタ群による周波数スペクトル分析を前処理としており、例えば代表的な工学的機能モデルの1つであるSeneffのモデルにおける前処理では130〜6400Hzの周波数領域に40個の独立したチャネルを持つ臨界帯域幅フィルタ群により周波数スペクトル分析がなされる。このとき、音響スペクトルの周波数帯はバークススケールに変換される。このモデルではコンピュータシミュレーションによって入力音刺激に対するモデルの出力が求められ、生理データと良く一致することが示されている。よって、このような工学的機能モデルを使用することにより、音声自動認識において雑音中の音声認識率の向上を図ることができる。 By the way, it is known to use an engineering function model of the auditory peripheral system in the field of speech recognition, and the above-mentioned Non-Patent Document 2 provides a detailed explanation. In the engineering function model, the frequency spectrum analysis by the band filter group is used as the pre-processing. For example, in the pre-processing in the model of Seneff, which is one of the typical engineering function models, forty independent frequencies in the 130 to 6400 Hz frequency domain The frequency spectrum analysis is performed by a group of critical bandwidth filters having the specified channels. At this time, the frequency band of the acoustic spectrum is converted to Barks scale. In this model, the output of the model with respect to the input sound stimulus is obtained by computer simulation, and it is shown that the model matches well with the physiological data. Therefore, by using such an engineering function model, it is possible to improve the speech recognition rate in noise in automatic speech recognition.

 このような臨界帯域幅フィルタ群により周波数スペクトル分析及び音響スペクトルのメルスケールへの変換は、スペクトルの分析と同様に、通常コンピュータ上でソフトウェアにより実行される。
IEEE Signal Processing Magazine, Vol.13, No.5, pp.45-57(1996) 甘利俊一監修、中川聖一・鹿野清宏・東倉洋一著「ニューロサイエンス&テクノロジーシリーズ 音声・聴覚と神経回路網モデル」(オーム社,1992年)
The frequency spectrum analysis and the conversion of the acoustic spectrum to the mel scale by such a critical bandwidth filter group are usually executed by software on a computer, similarly to the spectrum analysis.
IEEE Signal Processing Magazine, Vol.13, No.5, pp.45-57 (1996) Supervised by Shunichi Amari, Seichi Nakagawa, Kiyohiro Kano, Yoichi Higashikura, "Neuroscience & Technology Series Speech / Hearing and Neural Network Models" (Ohmsha, 1992)

 コンピュータ上のソフトウェアにより、ディジタル音響信号に高速フーリエ変換処理を施して、その音響信号のスペクトルを分析する従来の手法では、計算量が莫大となって計算負荷が大きいという問題がある。また、音響信号のスペクトルを高速フーリエ変換し、かつ、メルスケールに変換する一連の処理を、コンピュータ上のソフトウェアで行う場合も、計算量が莫大となって計算負荷が大きい。更に、音響信号のスペクトルを臨界帯域幅フィルタ群により周波数スペクトル分析し、かつ、バークスケールに変換する一連の処理をコンピュータ上のソフトウェアで行う場合も、計算量が莫大となって計算負荷が大きい。 従 来 The conventional method of performing a fast Fourier transform process on a digital audio signal by software on a computer and analyzing the spectrum of the audio signal has a problem that the amount of calculation is enormous and the calculation load is large. Also, when a series of processes for converting a spectrum of an acoustic signal into a fast Fourier transform and converting it to a mel scale is performed by software on a computer, the amount of calculation is enormous and the calculation load is large. Furthermore, when a series of processes for analyzing the spectrum of an acoustic signal by a critical bandwidth filter group and converting it to bark scale is performed by software on a computer, the amount of calculation is enormous and the calculation load is large.

 また、従来の方法では、母音のように、時間の変化と共に音響スペクトルが変化しないような音声については問題が生じないが、子音と母音との組合せの音、例えば、「か,き,く,け,こ,さ,た」等のように初めに子音が出てきて時間の経過と共に母音の強度が大きくなるような音、または、英語のように複雑な子音と母音との組合せの音では、以下のような問題が生じる。従来では、瞬時に音声を記録し、一定時間毎に区切って全帯域の音響スペクトルを積算して、音声を分析しているので、どの時点で子音から母音に変わったのかを判定することは困難であり、そのために音声認識の判別率の低下が引き起こされていた。この問題を解消するために、より多くの音声パターンを予めコンピュータに記憶させておき、これらの音声パターンの何れかにあてはめるようにしているが、このことが計算負荷をますます増大させる原因となっている。 In addition, in the conventional method, there is no problem for a voice such as a vowel in which the acoustic spectrum does not change with time, but a sound composed of a combination of a consonant and a vowel, for example, “K, K, K, For example, if a consonant first appears and the vowel intensity increases with the passage of time, or a complex combination of consonants and vowels, such as English, such as "ke, ko, sa, ta" However, the following problem occurs. Conventionally, voices are recorded instantaneously, and the sound spectrum is analyzed by integrating the sound spectrum of the entire band at regular intervals, making it difficult to determine at what point the consonant changed to a vowel As a result, the discrimination rate of voice recognition has been reduced. To solve this problem, more voice patterns are stored in the computer in advance and applied to any of these voice patterns, but this causes an increase in the computational load. ing.

 本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、音響信号の検出及び周波数スペクトル分析を1つのハードウェア上にて高速かつ正確に行うことができる音響センサを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and it is an object of the present invention to provide an acoustic sensor that can perform acoustic signal detection and frequency spectrum analysis on one piece of hardware at high speed and accurately.

 本発明の他の目的は、音響信号の検出,周波数スペクトル分析及び周波数スケールの変換(メルスケールまたはバークスケールへの変換)を1つのハードウェア上にて高速かつ正確に行うことができる音響センサを提供することにある。 Another object of the present invention is to provide an acoustic sensor which can perform acoustic signal detection, frequency spectrum analysis and frequency scale conversion (conversion to mel scale or bark scale) on one piece of hardware at high speed and accurately. To provide.

 請求項1に係る音響センサは、媒質中を伝搬する音波を受ける受波部分と、夫々が異なる特定の周波数に共振するような長さを持つ複数の棒状の共振子を有する共振部分と、該共振部分を保持する保持部分と、前記各共振子の、前記特定の周波数毎の振動強度を検出する振動強度検出部分とを備えており、隣合う二つの前記共振子間の距離が異なっていることを特徴とする。 The acoustic sensor according to claim 1 includes a wave receiving portion that receives a sound wave propagating in a medium, a resonance portion having a plurality of rod-shaped resonators each having a length that resonates at a different specific frequency, It has a holding portion for holding a resonance portion, and a vibration intensity detection portion for detecting the vibration intensity of each of the resonators for each of the specific frequencies, and a distance between two adjacent resonators is different. It is characterized by the following.

 請求項2に係る音響センサは、媒質中を伝搬する音波を受ける受波部分と、夫々が異なる特定の周波数に共振するような長さを持つ複数の棒状の共振子を有する共振部分と、該共振部分を保持する保持部分と、前記各共振子の、前記特定の周波数毎の振動強度を検出する振動強度検出部分とを備えており、隣合う二つの前記共振子間の距離を異ならせて、各共振子における共振周波数の帯域幅を所定値に設定していることを特徴とする。 The acoustic sensor according to claim 2, a receiving portion that receives a sound wave propagating in a medium, a resonant portion having a plurality of rod-shaped resonators each having a length such that each resonates at a different specific frequency, A holding portion for holding a resonance portion, and a vibration intensity detection portion for detecting the vibration intensity of each of the resonators for each of the specific frequencies, wherein a distance between two adjacent resonators is different. The bandwidth of the resonance frequency of each resonator is set to a predetermined value.

 請求項3に係る音響センサは、請求項1又は2において、前記複数の共振子における共振周波数を、メルスケールで分布するように設定していることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the acoustic sensor according to the first or second aspect, the resonance frequencies of the plurality of resonators are set to be distributed on a mel scale.

 請求項4に係る音響センサは、請求項1又は2において、前記複数の共振子における共振周波数を、バークスケールで分布するように設定していることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the acoustic sensor according to the first or second aspect, the resonance frequencies of the plurality of resonators are set to be distributed on a Bark scale.

 請求項5に係る音響センサは、請求項1又は2において、前記複数の共振子における共振周波数を、バークスケールで分布するように設定しており、各共振周波数に対応する帯域幅が臨界帯域幅であることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the acoustic sensor according to the first or second aspect, the resonance frequencies of the plurality of resonators are set so as to be distributed on a bark scale, and a bandwidth corresponding to each resonance frequency is a critical bandwidth. It is characterized by being.

 請求項6に係る音響センサは、請求項3において、音楽曲を認識するための音楽曲入力用マイクロフォンであることを特徴とする。 (6) The acoustic sensor according to claim 6 is the music song input microphone for recognizing a music song in claim 3.

 請求項7に係る音響センサは、請求項1乃至5の何れかにおいて、音声を認識するための音声入力用マイクロフォンであることを特徴とする。 (7) The acoustic sensor according to claim 7 is the audio input microphone for recognizing a voice according to any one of claims 1 to 5.

 請求項8に係る音響センサは、請求項1乃至7の何れかにおいて、音響センサが半導体基板上に構成してあることを特徴とする。 音響 The acoustic sensor according to claim 8 is characterized in that, in any one of claims 1 to 7, the acoustic sensor is formed on a semiconductor substrate.

 本発明の第1音響センサは、夫々が特定の周波数に共振するように長さが異なる複数の共振子を有し、媒質中を伝搬した音波をこれらの共振子に伝え、各共振子での振動を検出する。そして、検出した振動振幅を電気信号に変換し、その電気信号を積算手段に入力して任意周期の期間で入力電気信号を積算する。そして、その積算結果を任意周期毎に特定の周波数毎に出力する。 The first acoustic sensor of the present invention has a plurality of resonators each having a different length so that each resonator resonates at a specific frequency, and transmits a sound wave propagated in a medium to these resonators. Detect vibration. Then, the detected vibration amplitude is converted into an electric signal, and the electric signal is input to the integrating means, and the input electric signal is integrated in an arbitrary period. Then, the result of the integration is output for each specific frequency at any period.

 また、本発明の第2音響センサは、第1音響センサと同様の構成であるが、各共振子における共振周波数を、数学的に線形なスケールで分布させるのではなく、メルスケールにて線形に分布させるようにする。実際の振動周波数とメルスケールとの対応は、前記(1)式及び図6に基づいて決められるので、各共振子の設計仕様は容易に決定できる。そして、メルスケール仕様に合わせた各共振子での振動を検出し、その後、上述した第1音響センサと同様の処理を行うことにより、音響信号のスペクトルに相当する物理量をメルスケールで検出できる。 In addition, the second acoustic sensor of the present invention has the same configuration as the first acoustic sensor, but does not distribute the resonance frequency of each resonator on a mathematically linear scale but linearly on a mel scale. Make it distributed. Since the correspondence between the actual vibration frequency and the mel scale is determined based on the above equation (1) and FIG. 6, the design specifications of each resonator can be easily determined. Then, by detecting vibration in each resonator in accordance with the mel-scale specification, and thereafter performing the same processing as that of the above-described first acoustic sensor, a physical quantity corresponding to the spectrum of the acoustic signal can be detected on the mel-scale.

 また、本発明の第3音響センサは、第1音響センサと同様の構成であるが、各共振子における共振周波数を、数学的に線形なスケールで分布させるのではなく、バークスケールにて線形に分布させるようにすると共に、各共振周波数の帯域幅が臨界帯域幅になるようにする。実際の振動周波数とバークスケールとの対応、及び、臨界帯域幅を決める遮断周波数は、前記(2),(3)式及び図7に基づいて決められるので、各共振子の設計仕様は容易に決定できる。そして、バークスケール仕様に合わせた各共振子での振動を検出し、その後、上述した第1音響センサと同様の処理を行うことにより、音響信号のスペクトルに相当する物理量を臨界帯域幅を持ってバークスケールで検出できる。 The third acoustic sensor of the present invention has the same configuration as the first acoustic sensor, but the resonance frequency of each resonator is not linearly distributed on a mathematically linear scale but linearly on a Bark scale. In addition to the distribution, the bandwidth of each resonance frequency is set to be a critical bandwidth. Since the correspondence between the actual vibration frequency and the Bark scale and the cutoff frequency that determines the critical bandwidth are determined based on the equations (2) and (3) and FIG. 7, the design specifications of each resonator can be easily determined. Can decide. Then, by detecting the vibration in each resonator in accordance with the Bark scale specification, by performing the same processing as the first acoustic sensor described above, the physical quantity corresponding to the spectrum of the acoustic signal with a critical bandwidth It can be detected on the Bark scale.

 本発明の音響センサでは、所望の周波数毎に音の強さを検知できるので、分析処理を行うことなく、音響スペクトルをリアルタイムで得ることができる。よって、全帯域の音響信号を入力して各周波数帯域に電気的にフィルタリングする従来の方式に比べて、このように音響信号を機械的に周波数毎に分解する本発明では、電気的なフィルタリングが不要となって処理速度が速くなる。また、一定時間毎に区切ったとしてもどこにも音響データの欠落がない。また、一定時間毎に各周波数毎の音響データが得られるので、時間の経過に合わせて各周波数の強度の推移を確認でき、例えば母音と子音との時間的変化の判別をより正確に行えて、音声認識の判別率を高めることができる。 音響 The acoustic sensor of the present invention can detect the sound intensity for each desired frequency, so that an acoustic spectrum can be obtained in real time without performing analysis processing. Therefore, compared to the conventional method of inputting the audio signal of the entire band and electrically filtering each frequency band, in the present invention in which the acoustic signal is mechanically decomposed for each frequency, the electrical filtering is performed. It becomes unnecessary and the processing speed increases. Also, there is no loss of acoustic data anywhere even if the audio data is divided at regular intervals. In addition, since sound data for each frequency is obtained at regular time intervals, it is possible to check the transition of the intensity of each frequency as time passes, for example, it is possible to more accurately determine the temporal change between vowels and consonants In addition, the discrimination rate of voice recognition can be increased.

以上のように、本発明の音響センサでは、電気信号に変換する前に、音波が各周波数帯域毎に機械的に分解されるので、従来のようなソフトウェアを用いた電気的なフィルタリング処理は不要になり、処理速度が速くなる。また、半導体基板上に容易に作製可能であって、従来のシステムに比べて占有面積を縮小でき、低コスト化も図ることがきる。更に、所望の周波数毎に音の強さを検知できるので、分析処理を行うことなく、音響スペクトルをリアルタイムで得ることができ、また、一定時間毎に各周波数毎の音響データが得られるので、時間の経過に合わせて各周波数の強度の推移を確認でき、音声の時間的変化の判別をより正確に行えて、音声認識の判別率を高めることに寄与できる。   As described above, in the acoustic sensor of the present invention, the sound wave is mechanically decomposed for each frequency band before being converted into an electric signal, so that there is no need for conventional electrical filtering processing using software. And the processing speed increases. Further, since the semiconductor device can be easily manufactured on a semiconductor substrate, an occupied area can be reduced as compared with a conventional system, and cost can be reduced. Furthermore, since the sound intensity can be detected for each desired frequency, an acoustic spectrum can be obtained in real time without performing an analysis process, and since sound data for each frequency can be obtained at regular time intervals, The transition of the intensity of each frequency can be confirmed as time elapses, and the temporal change of voice can be determined more accurately, which can contribute to increasing the recognition rate of voice recognition.

 また、本発明の音響センサは、メルスケールで分布する共振周波数を持つ複数の共振子の集合体、または、共振周波数がバークスケールで分布し、臨界帯域幅を持つ複数の共振子の集合体を有するので、人間の聴覚により近似させた状態で音声を認識でき、音声認識時に音声の特徴を効率良く抽出することが可能である。 Further, the acoustic sensor of the present invention is an aggregate of a plurality of resonators having a resonance frequency distributed on a mel scale, or an aggregate of a plurality of resonators having a resonance frequency distributed on a bark scale and having a critical bandwidth. Therefore, the voice can be recognized in a state approximated by human hearing, and the characteristics of the voice can be efficiently extracted at the time of voice recognition.

 以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings showing the embodiments.

 (第1の実施の形態)
 図1は、本発明の音響センサの実施の形態を示す図である。本発明の音響センサは、半導体シリコン基板1に形成されるセンサ本体2と電極3と周辺回路である検出回路4とから構成されている。センサ本体2は、すべての部分が半導体シリコンで形成されており、長さが異なる複数(図1の例では6個)の棒状の部分を有する共振部分21と、この共振部分21を共振の固定端側で保持する板状の保持部分22と、保持部分22の一方の端部に立設された短寸棒状の伝搬部分23と、伝搬部分23に連なり空気中を伝搬した音波を受ける板状の受波部分24とから構成されている。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of an acoustic sensor of the present invention. The acoustic sensor of the present invention includes a sensor main body 2 formed on a semiconductor silicon substrate 1, electrodes 3 and a detection circuit 4 as a peripheral circuit. The sensor main body 2 has a plurality of (six in the example of FIG. 1) rod-shaped portions having different lengths, all of which are formed of semiconductor silicon. A plate-shaped holding portion 22 held on the end side, a short rod-shaped propagation portion 23 erected at one end of the holding portion 22, and a plate shape connected to the propagation portion 23 and receiving a sound wave propagated in the air And a wave receiving portion 24 of FIG.

共振部分21は片持ち梁となっており、それぞれの棒状の部分は特定の周波数に共振するように長さが調整された共振子25となっている。これらの複数の共振子25は、下記(4)式で表される共振周波数fにて選択的に応答振動するようになっている。   The resonance portion 21 is a cantilever, and each bar-shaped portion is a resonator 25 whose length is adjusted to resonate at a specific frequency. The plurality of resonators 25 selectively vibrate at a resonance frequency f expressed by the following equation (4).

    f=(CHE1/2 )/(L2 ρ1/2 )      …(4)
     但し、C:実験的に決定される定数
         H:各共振子の厚さ
         L:各共振子の長さ
         E:材料物質(半導体シリコン)のヤング率
         ρ:材料物質(半導体シリコン)の密度
f = (CHE 1/2 ) / (L 2 ρ 1/2 ) (4)
Where C: constant determined experimentally H: thickness of each resonator L: length of each resonator E: Young's modulus of material (semiconductor silicon) ρ: density of material (semiconductor silicon)

 上記(4)式から分かるように、共振子25の厚さHまたは長さLを変えることにより、その共振周波数fを所望の値に設定することができる。図1に示す例では、すべての共振子25の厚さHは一定とし、その長さLを左側から右側に向かうにつれて順次長くなるように設定しており、各共振子25が固有の共振周波数を持つようにしている。具体的には、左側から右側に向かって可聴帯域の15〜/20kHz程度の範囲内で高周波数から低周波数まで対応できるようになっている。 分 か る As can be seen from the above equation (4), by changing the thickness H or the length L of the resonator 25, the resonance frequency f can be set to a desired value. In the example shown in FIG. 1, the thickness H of all the resonators 25 is constant, and the length L is set so as to gradually increase from the left side to the right side. I have to. Specifically, it is possible to cope with high to low frequencies within a range of about 15 to / 20 kHz of the audible band from left to right.

 各共振子25の共振周波数の帯域幅は、共振部分21を振動エネルギが伝送していく過程において、隣合う共振子25との相互作用に依存する。即ち、隣合う共振子25の共振周波数の変化率,隣合う共振子25までの距離のような構造上の設計値、及び、隣合う共振子25間の気体の粘性等により、その帯域幅は決定されるが、本例では、隣合う共振子25間の距離を変えることにより、各共振子25の共振周波数の帯域幅を制御している。 共振 The bandwidth of the resonance frequency of each resonator 25 depends on the interaction with the adjacent resonator 25 in the process of transmitting vibration energy through the resonance portion 21. That is, the bandwidth is determined by the change rate of the resonance frequency of the adjacent resonator 25, the structural design value such as the distance to the adjacent resonator 25, the viscosity of the gas between the adjacent resonators 25, and the like. Although determined, in this example, the bandwidth of the resonance frequency of each resonator 25 is controlled by changing the distance between the adjacent resonators 25.

 図5は、共振周波数が3kHzである単結晶シリコン製の共振子25について、隣合う共振子25までの距離D(横軸)を変化させた場合の帯域幅(縦軸)の変化を示すグラフである。図6は、共振子25における長さL,厚さH,幅W及び距離Dの関係を表す図であり、この共振子25の設計値は長さL=1706μm、厚さH=10μm、幅W=80μmであって、隣合う共振子25間の気体は空気である。隣合う共振子25までの距離Dを調整することにより、所望の帯域幅を設定できることが、図5から理解される。よって、このことを考慮して、本例では、各共振子25の帯域幅が図8に示す臨界帯域幅になるように、隣合う共振子25間の距離Dを決定している。 FIG. 5 is a graph showing a change in the bandwidth (vertical axis) of the single crystal silicon resonator 25 having a resonance frequency of 3 kHz when the distance D (horizontal axis) to the adjacent resonator 25 is changed. It is. FIG. 6 is a diagram showing the relationship among the length L, the thickness H, the width W, and the distance D in the resonator 25. The design values of the resonator 25 are: length L = 1706 μm, thickness H = 10 μm, width W = 80 μm, and the gas between the adjacent resonators 25 is air. It is understood from FIG. 5 that a desired bandwidth can be set by adjusting the distance D to the adjacent resonator 25. Therefore, in consideration of this, in this example, the distance D between the adjacent resonators 25 is determined so that the bandwidth of each resonator 25 becomes the critical bandwidth shown in FIG.

 以上のような構成をなすセンサ本体2は、半導体集積回路製造技術またはマイクロマシン加工技術を用いて半導体シリコン基板1上に作製される。そして、このような構成において、音波が受波部分24に伝わるとその板状の受波部分24が振動し、音波を示すその振動は伝搬部分23を経て保持部分22に伝搬し、これに保持された共振部分21の棒状の各共振子25をそれぞれの特定の周波数にて順次共振させながら図1の左方から右方へ伝わっていくようになっている。 The sensor main body 2 having the above configuration is manufactured on the semiconductor silicon substrate 1 by using a semiconductor integrated circuit manufacturing technique or a micromachining technique. In such a configuration, when a sound wave is transmitted to the wave receiving portion 24, the plate-shaped wave receiving portion 24 vibrates, and the vibration indicating the sound wave propagates through the propagation portion 23 to the holding portion 22 and is held there. The rod-shaped resonators 25 of the resonating portion 21 are transmitted from left to right in FIG. 1 while sequentially resonating at respective specific frequencies.

 センサ本体2には適当なバイアス電圧Vbiasが印加されており、共振部分21の各共振子25の先端部と、該先端部に対向する位置の半導体シリコン基板1に形成された電極3とにてキャパシタが構成されている。共振子25の先端部は共振子25の振動に伴って位置が上下する可動電極であって、一方、半導体シリコン基板1に形成された電極3はその位置が移動しない固定電極となっている。そして、共振子25がそれぞれの特定の周波数にて振動すると、両電極間の距離が変動するので、キャパシタの容量が変化するようになっている。 An appropriate bias voltage V bias is applied to the sensor main body 2, and is applied to the tip of each resonator 25 of the resonance portion 21 and the electrode 3 formed on the semiconductor silicon substrate 1 at a position facing the tip. Thus, a capacitor is formed. The tip of the resonator 25 is a movable electrode whose position moves up and down with the vibration of the resonator 25, while the electrode 3 formed on the semiconductor silicon substrate 1 is a fixed electrode whose position does not move. Then, when the resonator 25 vibrates at each specific frequency, the distance between the two electrodes changes, so that the capacitance of the capacitor changes.

 各電極3には、このような容量変化を電圧信号に変換し、変換した電圧信号を所定時間内で積算して出力する検出回路4が接続されている。図2は、検出回路4の構成を示す図であり、検出回路4は、前記キャパシタの容量Cs と基準容量Cf とのインピーダンス比に応じた増幅比にて増幅する演算増幅器41,42と、基準電圧Vref より高い演算増幅器42の出力信号を所定時間だけ積算する積算回路43と、積算回路43から出力信号を取り出して一時的に保持して出力するサンプルホールド回路44とを備える。このような構成の検出回路4は、例えばシリコンCMOSプロセスによって形成されている。 Each electrode 3 is connected to a detection circuit 4 which converts such a change in capacitance into a voltage signal, integrates the converted voltage signal within a predetermined time, and outputs the integrated signal. Figure 2 is a diagram showing a configuration of the detection circuit 4, the detection circuit 4 includes an operational amplifier 41 for amplifying at amplification ratio corresponding to an impedance ratio between the capacitor C s and the reference capacity C f of the capacitor An integrating circuit 43 for integrating the output signal of the operational amplifier 42 higher than the reference voltage Vref for a predetermined time, and a sample and hold circuit 44 for taking out the output signal from the integrating circuit 43, temporarily holding the output signal, and outputting it. The detection circuit 4 having such a configuration is formed by, for example, a silicon CMOS process.

 演算増幅器41,積算回路43及びサンプルホールド回路44には、それぞれクロックパルスφ0 ,φ1 及びφ2 が供給され、演算増幅器41,積算回路43及びサンプルホールド回路44はそれぞれこれらのクロックパルスに同期して動作する。なお、これらのクロックパルスは、外部から供給するようにしても良いし、同一の半導体シリコン基板上にカウンタ回路を形成してそこから供給するようにしても良い。 Clock pulses φ 0 , φ 1, and φ 2 are supplied to the operational amplifier 41, the integrating circuit 43, and the sample-and-hold circuit 44, respectively. Work. Note that these clock pulses may be supplied from outside, or a counter circuit may be formed on the same semiconductor silicon substrate and supplied from there.

 次に、動作について説明する。空気中を伝搬した音波がセンサ本体2の受波部分24に伝わると、板状の受波部分24が振動してその振動がセンサ本体2内を伝搬する。この際、図1の左方から右方へ音波が、順次長さが長くなっていく片持ち梁の各共振子25を共振させながら伝わっていく。各共振子25は固有の共振周波数を有しており、各共振子25はその固有の周波数の音波が伝搬すると共振し、その先端部が上下に振動する。この振動によって、その先端部と電極3との間で構成されるキャパシタの容量が変化する。なお、音波が伝搬していくにつれて音波のエネルギは共振子25の振動エネルギに順次変換されていくので、このような共振により音波のエネルギは除々に減衰し、最も長い共振子25(図1の右端)に音波が到達する頃には、音波としてのエネルギは殆ど無くなっており、反射波は生じない。よって、反射波が容量変化に影響を及ぼす虞はなく、伝搬した音波のスペクトルに合致した正確な容量変化を検出できる。 Next, the operation will be described. When the sound wave propagated in the air is transmitted to the wave receiving portion 24 of the sensor main body 2, the plate-like wave receiving portion 24 vibrates, and the vibration propagates in the sensor main body 2. At this time, the sound wave propagates from the left to the right in FIG. 1 while resonating the cantilevered resonators 25 whose length is gradually increased. Each resonator 25 has a unique resonance frequency, and each resonator 25 resonates when a sound wave of the unique frequency propagates, and its tip vibrates up and down. Due to this vibration, the capacitance of the capacitor formed between the tip and the electrode 3 changes. Since the energy of the sound wave is sequentially converted into the vibration energy of the resonator 25 as the sound wave propagates, the energy of the sound wave is gradually attenuated by such resonance, and the longest resonator 25 (see FIG. 1) By the time the sound wave reaches the right end), the energy as the sound wave has almost disappeared, and no reflected wave occurs. Therefore, there is no possibility that the reflected wave affects the capacitance change, and an accurate capacitance change matching the spectrum of the propagated sound wave can be detected.

 得られた容量変化が検出回路4内に送られる。図3は、検出回路4内におけるタイミングチャートを示す図であり、演算増幅器41,積算回路43及びサンプルホールド回路44にそれぞれ供給するクロックパルスφ0 ,φ1 及びφ2 を示す。なお、本例でのクロックパルス制御は、ローレベルでオン状態とする。 The obtained capacitance change is sent to the detection circuit 4. FIG. 3 is a diagram showing a timing chart in the detection circuit 4, showing clock pulses φ 0 , φ 1, and φ 2 supplied to the operational amplifier 41, the integrating circuit 43, and the sample hold circuit 44, respectively. Note that the clock pulse control in this example is turned on at a low level.

 まず、検出回路4内では、演算増幅器41で得られたキャパシタの容量Cs と基準容量Cf とのインピーダンス比に応じて増幅比が決まる。例えば、1/ωCf (ω=2πf,f:周波数)に対する1/ωCs の値が1/2である場合には、得られる電圧信号が2倍になる。但し、演算増幅器41は、その+入力端子が接地されている反転増幅器であるので、次段の演算増幅器42で電圧位相を1倍で反転させる。得られた増幅電圧信号が積算回路43へ入力される。積算回路43では、クロックパルスφ1 に応じた所定の時間内において基準電圧Vref より高い増幅電圧信号が積算され、その積算信号がサンプルホールド回路44へ入力される。サンプルホールド回路44では、クロックパルスφ2 に応じて積算信号のサンプリングとホールドとを繰り返して外部へ積算信号を出力する。 First, within the detection circuit 4, the amplification ratio is determined in accordance with the impedance ratio between the capacitance C s and the reference capacity C f of the capacitor obtained by the operational amplifier 41. For example, when the value of 1 / ωC s with respect to 1 / ωC f (ω = 2πf, f: frequency) is 1 /, the obtained voltage signal is doubled. However, since the operational amplifier 41 is an inverting amplifier whose + input terminal is grounded, the voltage phase of the operational amplifier 42 at the next stage is inverted by one. The obtained amplified voltage signal is input to the integrating circuit 43. The integrating circuit 43, high amplification voltage signal from the reference voltage V ref in a predetermined corresponding to the clock pulses phi 1 time is accumulated, the integrated signal is input to the sample-and-hold circuit 44. The sample-and-hold circuit 44, and outputs the integrated signal to the outside by repeating the sampling and holding of the integrated signal in response to clock pulses phi 2.

 以上のような処理は、長さが異なる共振子25にそれぞれ対応する検出回路4毎に並列的に行われる。なお、図3に示すクロックパルスφ0 ,φ1 及びφ2 の周期は一例であり、これらの各クロックパルスの周期は任意に設定しても良いことは勿論である。 The processing as described above is performed in parallel for each of the detection circuits 4 corresponding to the resonators 25 having different lengths. The cycle of the clock pulses φ 0 , φ 1, and φ 2 shown in FIG. 3 is merely an example, and the cycle of each clock pulse may be set arbitrarily.

 以上のようにして、本発明では、特定の周波数に共振する共振子25に対応する検出回路4の出力信号を調べることにより、任意の時間を周期とした、その特定の周波数の音の強さの経時変化を知ることができる。また、複数の共振子25に対応する検出回路4の出力信号を調べることにより、任意の時間を周期とした、複数の周波数帯域毎の音の強さの経時変化を知ることができる。 As described above, according to the present invention, by examining the output signal of the detection circuit 4 corresponding to the resonator 25 that resonates at a specific frequency, the sound intensity of the specific frequency with an arbitrary time period is determined. Can be known over time. Further, by examining the output signals of the detection circuit 4 corresponding to the plurality of resonators 25, it is possible to know the temporal change of the sound intensity for each of a plurality of frequency bands with an arbitrary time period.

 図4は、特定の周波数に対応する各検出回路4の関係を示す図である。例えば、n種類の共振周波数f1 ,f2 ,f3 ,f4 ,…,fn にそれぞれ選択的に応答振動するようにn本の共振子を設ける場合には、各共振周波数毎にその共振強度に応じた検出回路の出力信号V1 ,V2 ,V3 ,V4 ,…,Vn を得ることができる。例えば、音声認識のための音声入力用マイクロフォンとして本発明の音響センサを使用する場合には、可聴帯域における各共振周波数毎の共振強度に応じてその周波数の強度を求め、求めた分析パターンに基づいて音声を認識する。 FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between the respective detection circuits 4 corresponding to a specific frequency. For example, n kinds of resonant frequencies f 1, f 2, f 3 , f 4, ..., in the case where each f n selectively providing the n number of resonators to respond vibrations that each resonant frequency It is possible to obtain output signals V 1 , V 2 , V 3 , V 4 ,..., V n of the detection circuit according to the resonance intensity. For example, when using the acoustic sensor of the present invention as a microphone for speech input for speech recognition, the strength of each resonance frequency in the audible band is determined according to the resonance strength, and based on the determined analysis pattern. To recognize the voice.

 なお、音波の任意に選択した周波数のみの強度を求めたい場合には、必要な共振周波数に対応する検出回路の出力信号のみを得るようにすれば良い。例えば、図4において周波数f1 ,f3 の強度を求める場合には、対応しない他の検出回路4-2,4-4,…,4-nの出力を遮断するか、予めこれらの検出回路4-2,4-4,…,4-nは設けないようにするかして、必要な出力信号V1 ,V3 が得られて、不要な出力信号V2 ,V4 ,…,Vn が得られないようにすれば良い。このような音響センサの使用例としては、特定の1または複数の周波数の異常音を検出するための異常音入力用マイクロフォンが好適である。 When it is desired to obtain the intensity of only the arbitrarily selected frequency of the sound wave, only the output signal of the detection circuit corresponding to the required resonance frequency may be obtained. For example, when the intensities of the frequencies f 1 and f 3 are obtained in FIG. 4, the outputs of the other detection circuits 4-2, 4-4,... By not providing 4-2, 4-4,..., 4-n, necessary output signals V 1 , V 3 are obtained, and unnecessary output signals V 2 , V 4 ,. What is necessary is to make it impossible to obtain n . As an example of use of such an acoustic sensor, an abnormal sound input microphone for detecting an abnormal sound of one or more specific frequencies is suitable.

 (第2の実施の形態)
 次に、各共振子における共振周波数を、音階に表されるような音の高さを表す心理的属性であるメルスケールにて線形に分布させるようにした第2の実施の形態について説明する。なお、この第2の実施の形態の音響センサの構成は、前述した第1の実施の形態の構成と同様であるが、第2の実施の形態では、各共振子25における共振周波数を、数学的に線形なスケールで分布させるのではなく、メルスケールにて線形に分布させるようにしている。つまり、n本の共振子25における共振周波数をf1 ,f2 ,f3 ,…,fn とした場合に、
  f1 〔Hz〕=αf2 〔Hz〕=…………=αn-1 n 〔Hz〕
 のように設定するのではなく、
 f1 〔mel〕=αf2 〔mel〕=…………=αn-1 n 〔mel〕
 のように設定する。なお、αは任意に設定可能な係数である。
(Second embodiment)
Next, a description will be given of a second embodiment in which the resonance frequency of each resonator is linearly distributed on a mel scale, which is a psychological attribute representing the pitch of a sound as represented by a musical scale. The configuration of the acoustic sensor according to the second embodiment is the same as that of the above-described first embodiment. However, in the second embodiment, the resonance frequency of each resonator 25 is mathematically determined. Instead of being distributed on a linear scale, the distribution is made linear on the mel scale. That is, when the resonance frequencies of the n resonators 25 are f 1 , f 2 , f 3 ,..., F n ,
f 1 [Hz] = αf 2 [Hz] =... = α n-1 f n [Hz]
Instead of setting like
f 1 [mel] = αf 2 [mel] =... = α n-1 f n [mel]
Set as follows. Here, α is a coefficient that can be arbitrarily set.

 各共振子25の共振周波数は、前記(4)式にて決められ、また、実際の振動周波数とメルスケールとの対応は、前述したように、前記(1)式及び図7に基づいて決められるので、メルスケールでの任意の共振周波数を各共振子25に容易に割り当てることができる。本例では、すべての共振子25の厚さHは一定とし、その長さLを異ならせて、メルスケール上で等間隔になるような周波数に対応した共振周波数を得ている。 The resonance frequency of each resonator 25 is determined by the above equation (4), and the correspondence between the actual vibration frequency and the mel scale is determined based on the above equation (1) and FIG. Therefore, an arbitrary resonance frequency on the mel scale can be easily assigned to each resonator 25. In this example, the thickness H of all the resonators 25 is constant, and the length L is varied to obtain a resonance frequency corresponding to a frequency that is equally spaced on the mel scale.

 なお、他の構成及び動作は、前述した第1の実施の形態の場合と同じであるので、それらの説明は省略する。 Note that other configurations and operations are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.

 第2の実施の形態では、各共振子25の共振周波数をメルスケールにて分布するようにしたので、人間の耳に聞こえるオクターブ音,半音等を選択的にリアルタイムで認識でき、人間の聴覚に合わせた周波数特性を持つマイクロフォンの製作が可能となる。オクターブ音,半音等のピッチ音の時間的変化をより正確に判別できるので、音声認識,異常音検出に効果を奏することは勿論、朗読,和歌等の抑揚がある音声、楽曲等の音階がある音に対する識別性に優れた音声入力用マイクロフォンを構成できる。 In the second embodiment, the resonance frequencies of the respective resonators 25 are distributed on a mel scale, so that octave sounds, semitones, etc., which can be heard by human ears can be selectively recognized in real time. It is possible to produce a microphone having a matched frequency characteristic. Since the temporal change of pitch sounds such as octave sounds and semitones can be more accurately discriminated, it is effective not only for voice recognition and abnormal sound detection, but also for musical scales such as reading, reading with inflections such as waka, and music. It is possible to configure a microphone for voice input that is excellent in sound discrimination.

 (第3の実施の形態)
 次に、各共振子における共振周波数を、音の大きさを表す心理的属性であるバークスケールにて線形に分布させるようにした第3の実施の形態について説明する。なお、この第3の実施の形態の音響センサの構成は、前述した第1の実施の形態の構成と同様であるが、第3の実施の形態では、各共振子25における共振周波数を、数学的に線形なスケールで分布させるのではなく、バークスケールにて分布させるようにしていると共に、各共振子25における共振周波数の帯域幅を臨界帯域幅になるようにしている。
(Third embodiment)
Next, a description will be given of a third embodiment in which the resonance frequency of each resonator is linearly distributed on a Bark scale, which is a psychological attribute representing the loudness of a sound. The configuration of the acoustic sensor according to the third embodiment is similar to the configuration of the above-described first embodiment. However, in the third embodiment, the resonance frequency of each resonator 25 is mathematically determined. Instead of being distributed on a linear scale, the distribution is made on a Bark scale, and the bandwidth of the resonance frequency in each resonator 25 is made to be a critical bandwidth.

 図8で示されるバークスケールと実周波数との対応関係に基づいて、各各共振子25の共振周波数が決定される。そして、各共振子25の共振周波数は前記(4)式にて決められるが、本例では、すべての共振子25の厚さHは一定とし、その長さLを異ならせることにより、バークスケールでの任意の共振周波数を各共振子25に割り当てている。 共振 The resonance frequency of each resonator 25 is determined based on the correspondence between the bark scale and the actual frequency shown in FIG. The resonance frequency of each resonator 25 is determined by the above equation (4). In this example, the thickness H of all the resonators 25 is fixed, and the length L is made different to obtain the Bark scale. Are assigned to the respective resonators 25.

 第3の実施の形態では、各共振子25の共振周波数をバークスケールにて分布するようにしたので、人間の聴力に合った周波数特性と帯域幅を持たせることができ、雑音中に隠れている音響信号を選別することが容易になり、雑音が多い状況の中での音声認識の判別率を向上させることが可能となる。また、人間の聴覚により近いセンサを提供できる。 In the third embodiment, the resonance frequency of each resonator 25 is distributed on a bark scale, so that it is possible to have a frequency characteristic and a bandwidth suitable for human hearing and to hide the noise in noise. It becomes easy to select the sound signal that is present, and it is possible to improve the discrimination rate of speech recognition in a noisy situation. In addition, a sensor closer to human hearing can be provided.

 なお、他の構成及び動作は、前述した第1の実施の形態の場合と同じであるので、それらの説明は省略する。 Note that other configurations and operations are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.

本発明の音響センサの実施の形態を示す図である。It is a figure showing an embodiment of an acoustic sensor of the present invention. 本発明の音響センサにおける検出回路の構成を示す図である。It is a figure showing composition of a detection circuit in an acoustic sensor of the present invention. 本発明の音響センサにおける検出回路のタイミングチャートを示す図である。It is a figure showing a timing chart of a detection circuit in an acoustic sensor of the present invention. 特定の周波数に対応する各検出回路の関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between respective detection circuits corresponding to a specific frequency. 共振子間距離と帯域幅との関係を示すグラフである。5 is a graph illustrating a relationship between a resonator distance and a bandwidth. 本発明の音響センサにおける共振子の長さ,厚さ,幅及び距離の関係を表す図である。It is a figure showing the relationship of the length, thickness, width, and distance of the resonator in the acoustic sensor of the present invention. 実際の周波数とメルスケール値との関係を示すグラフである。6 is a graph showing a relationship between an actual frequency and a mel scale value. 臨界帯域幅とバークスケールとの数値関係を示す図表である。5 is a chart showing a numerical relationship between a critical bandwidth and a Bark scale.

符号の説明Explanation of reference numerals

 1 半導体シリコン基板
 2 センサ本体
 3 電極
 4 検出回路
 21 共振部分
 22 保持部分
 23 伝搬部分
 24 受波部分
 25 共振子
 41,42 演算増幅器
 43 積算回路
 44 サンプルホールド回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor silicon substrate 2 Sensor body 3 Electrode 4 Detection circuit 21 Resonance part 22 Retention part 23 Propagation part 24 Receiving part 25 Resonator 41, 42 Operational amplifier 43 Integration circuit 44 Sample hold circuit

Claims (8)

媒質中を伝搬する音波を受ける受波部分と、夫々が異なる特定の周波数に共振するような長さを持つ複数の棒状の共振子を有する共振部分と、該共振部分を保持する保持部分と、前記各共振子の、前記特定の周波数毎の振動強度を検出する振動強度検出部分とを備えており、隣合う二つの前記共振子間の距離が異なっていることを特徴とする音響センサ。   A receiving part that receives a sound wave propagating in a medium, a resonance part having a plurality of rod-shaped resonators each having a length such that each resonates at a different specific frequency, and a holding part that holds the resonance part, An acoustic sensor, comprising: a vibration intensity detection portion for detecting the vibration intensity of each of the resonators at each of the specific frequencies, wherein a distance between two adjacent resonators is different. 媒質中を伝搬する音波を受ける受波部分と、夫々が異なる特定の周波数に共振するような長さを持つ複数の棒状の共振子を有する共振部分と、該共振部分を保持する保持部分と、前記各共振子の、前記特定の周波数毎の振動強度を検出する振動強度検出部分とを備えており、隣合う二つの前記共振子間の距離を異ならせて、各共振子における共振周波数の帯域幅を所定値に設定していることを特徴とする音響センサ。   A receiving part that receives a sound wave propagating in a medium, a resonance part having a plurality of rod-shaped resonators each having a length such that each resonates at a different specific frequency, and a holding part that holds the resonance part, A vibration intensity detection portion for detecting the vibration intensity for each specific frequency of each of the resonators, and changing the distance between two adjacent ones of the resonators so that a resonance frequency band in each of the resonators is provided. An acoustic sensor having a width set to a predetermined value. 前記複数の共振子における共振周波数を、メルスケールで分布するように設定していることを特徴とする請求項1又は2に記載の音響センサ。   The acoustic sensor according to claim 1, wherein resonance frequencies of the plurality of resonators are set to be distributed on a mel scale. 前記複数の共振子における共振周波数を、バークスケールで分布するように設定していることを特徴とする請求項1又は2に記載の音響センサ。   The acoustic sensor according to claim 1, wherein resonance frequencies of the plurality of resonators are set so as to be distributed on a bark scale. 前記複数の共振子における共振周波数を、バークスケールで分布するように設定しており、各共振周波数に対応する帯域幅が臨界帯域幅であることを特徴とする請求項1又は2に記載の音響センサ。   The acoustic wave according to claim 1, wherein the resonance frequencies of the plurality of resonators are set so as to be distributed on a bark scale, and a bandwidth corresponding to each resonance frequency is a critical bandwidth. Sensors. 音楽曲を認識するための音楽曲入力用マイクロフォンであることを特徴とする請求項3に記載の音響センサ。   The acoustic sensor according to claim 3, wherein the acoustic sensor is a music song input microphone for recognizing a music song. 音声を認識するための音声入力用マイクロフォンであることを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載の音響センサ。   The acoustic sensor according to claim 1, wherein the acoustic sensor is a voice input microphone for recognizing voice. 音響センサが半導体基板上に構成してあることを特徴とする請求項1乃至7の何れかに記載の音響センサ。   The acoustic sensor according to claim 1, wherein the acoustic sensor is formed on a semiconductor substrate.
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